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Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit einem
Halbleiterkörper aus Germanium oder Silizium, dessen einlegierte Elektroden aus
mehreren elektrisch parallel geschalteten Flächenteilen bestehen.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß beim Einlegieren sich
insofern Schwierigkeiten ergeben haben, als nach dem Erstarren der Legierungszone
eine mechanische Zerstörung der Halbleiteranordnung eintrat, indem sich die legierte
Zone ganz oder teilweise oder auch zusammen mit weiteren anhängenden Teilen des
nicht legierten Halbleiterkörpers von dem übrigen Halbleiterkörper mechanisch abtrennte.
Diese Erscheinung ist offenbar auf mechanische Spannungen zurückzuführen, die beim
Abkühlen nach dem Erstarren des legierten Transistors in dem Halbleiterkörper hervorgerufen
werden. Um dem zu begegnen, ist es notwendig, außerhalb des nicht legierten Teiles
des Halbleiterkörpers eine Randzone von einer bestimmten Mindestbreite vorzusehen.
Diese Mindestbreite ist allerdings nicht ein absolutes Maß für Elektrodenmaterialkörper
beliebiger Flächenausdehnung, sondern sie steht in einer bestimmten Beziehung zu
den Gesamtabmessungen des Halbleiterkörpers. Die Neigung zu einer solchen mechanischen
Abtrennung des legierten Teiles von dem nicht legierten Teil in der oben angegebenen
Weise wird offenbar mit wachsender Größe der Fläche der als einheitliche Körper
aufgetragenen und mit dem Halbleiterkörper legierten Elektrodenmaterialkörper größer.
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Einer solchen Zerstörung legierter Halbleiterkörper läßt sich bei
einem Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit einem Halbleiter aus
Germanium oder Silizium, dessen einlegierte Elektroden aus mehreren elektrisch parallel
geschalteten Flächenteilen bestehen, erfindungsgemäß dadurch vorbeugen, daß zur
Erzielung einer großflächigen Elektrode mit vorbestimmter Gesamtfläche derart kleinflächigere
Teilelektrodenkörper auf den Halbleiterkörper aufgebracht und mit ihm legiert werden,
daß die mechanischen Spannungen zwischen Halbleiter und ElektrodenmaterialkÖrper
bei den einzelnen Teilelektroden nach dem Erstarren so gering bleiben, daß keine
Abhebung des Elektrodenmaterials vom Halbleiterkörper entstehen kann. Im allgemeinen
wird sich bei der Anwendung der Erfindung dann eine entsprechende Vielzahl von einzelnen
pn-Übergängen entsprechend den kleinflächigeren Elektroden in dem Halbleiterkörper
ergeben mit ebenfalls einwandfreier Wirkung der Halbleiteranordnung als Gleichrichter
oder Transistor. Werden die kleinflächigen Elemente der Elektrodenmaterialkörper
an dem Halbleiterkörper sehr nahe einander benachbart angeordnet, so kann durch
den Legierungsprozeß ein durchgehender pn-Übergang im Halbleiterelement für alle
kleinflächigeren Elektrodenkörper gemeinsam gebildet werden.
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Durch die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung sind nach dem
Erstarren der kleinflächigen Elemente die mechanischen Spannungen, welche zwischen
den Elektrodenkörpern und dem Halbleiterkörper auftreten können, wesentlich geringer,
indem sie nur noch durch die kleineren Volumina der kleinflächigeren Elektrodenmaterialkörper
bestimmt sind.
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Für die kleinflächigeren Elektrodenmaterialkörper können dabei verschiedene
Flächenformen gewählt werden. So können die kleinflächigeren Elemente beispielsweise
polygonale, vorzugsweise einander in ihrer benachbart liegenden Umfangsform angepaßte
Abmessungen haben. Sie können z. B. die Form von Kreissektoren oder -segmenten von
Kreisringen haben oder eine Flächenform, die eine wabenartige gegenseitige Zuordnung
zuläßt.
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Es war bekannt, an Transistoren die Emitter- und die Kollektorelektrode
kammartig auszubilden und mit ihren Zinken gegenläufig ineinander eingreifen zu
lassen. Hierbei wirken Elektrodenflächen von mindestens in einer Richtung relativ
großer Ausdehnung mit dem Halbleiterkörper beim Legierungsprozeß als auch während
des Betriebes zusammen. Dasselbe gilt auch für die gleichfalls bekannte Anordnung
von Emitter- und Basiselektrode ähnlicher Gestalt.
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Nach einer anderen bekannten Lösung für den Aufbau von Flächengleichrichtern
ist zur Wahl gestellt, sowohl die sperrfreie als auch die sperrschichtbildende Elektrode
zu unterteilen oder aber als verschiedene, nicht unmittelbar zusammenhängende Kontaktflächen
offenbar zur Verbesserung der Wärmeableitung aufzubringen. Diese verschiedenen Elektroden
oder Teilelektroden können parallel geschaltet sein oder auch
an
bestimmte Potentiale gelegt werden. Aus der Tat lache, daß die Aufteilung der sperrenden
Elektroder durch entsprechende Schnitte nachträglich erfolget kann, nachdem die
Schicht zunächst als Ganzes aufgebracht wurde geht hervor, daß jener Stand dei Technik
nicht die Zielsetzung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung offenbaren
konnte.
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Ferner war es bekannt, an einer Halbleiterscheibe in der einen Längsrichtung
relativ lange parallele streifenförmige Zonen vorzusehen, indem jeweils einer n-Zone
eine p-Zone folgt, auf denen je eine metallüberzugartige streifenförmige Elektrode
entsprechenden elektrischen Dotierungscharakters vorhanden ist. Die entsprechenden
Metallstreifen sind dann elektrisch zusammengeschaltet. Auch hierbei sind stets
wieder Elektroden von mindestens in einer Richtung sehr großer Flächenausdehnung
benutzt.
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Ferner ist vorgeschlagen, eine relativ große Zahl von hontal-zten,
z. B. in Form von Kontaktmaterialfeilspänen, auf den halbleitenden Körper aufzuschmelzen,
dann aus diesen die brauchbaren geeigneten Kontakte zu ermitteln sowie mit Zuleitungen
zu versehen und die anderen Kontakte unbenutzt zu lassen. Zum Gegenstand dieses
Vorschlages gehören jedoch nicht flächenhafte Kontakte im Sinne des vorliegenden
Verfahrens.
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Beispiele für die Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung veranschaulichen
die Figuren der Zeichnung.
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So ist in Fig. 1 eine Anordnung gezeigt, bei welcher der Halbleiterkörper
1 Kreisflächenform hat. Für die entsprechenden kleinflächigen Elektrodenmaterialkörper,
welche gemeinsam die eine Elektrode an dem Halbleiterkörper bilden sollen, ist die
Form von Segmenten gewählt, die mit 2 bezeichnet sind.
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ach Fig. 2 sind auf einem kreisflächenförmigen Halbleiterkörper 1
entsprechende kleinflächige Elektrodenmaterialkörper 3, ebenfalls von Kreisflächenform,
aufgebracht.
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Bei der Ausführung nach Fig.3 sind die Elektrodenmaterialkörper 4
zur Verminderung der mechanischen Spannungen beim Erstarren in Form von ILreisringsegmenten
an dem Halbleiterkörper 1 ausgebildet.
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Nach Fig. -1 ist zunächst ein einheitlicher kreisflächenförmiger Elektrodenmaterialkörper
in entsprechend kleinflächige Elektrodenmaterialkörper zertrennt «-orden, die als
Mosaik auf dem kreisflächenförmigen Halbleiterelement 1 aufgebracht und dann mit
diesem legiert worden sind.
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Fig.5 zeigt ein kreisflächenförmiges Halbleiterelement 1 mit Elektrodenmaterialkörpern
6 von polygonaler Form.
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Fig.6 zeigt eine mögliche Ausführung der einen Oberfläche eines Halbleiterkörpers
für einen Transistor. Hierbei ist die zentral angeordnete Elektrode7, tvelche beispielsweise
den Emitter bildet, aus einem einzigen Körper hergestellt. Die die Emitterelektrode7
umschließende Basiselektrode 8 hat die Form von Kreisringsegmenten 8a bis 8e. Die
kleinflächigen Elemente 2 bis 6 und 8 werden jeweils nach dem Legieren miteinander
verbunden. Diese elektrische Verbindung kann auch dadurch hergestellt werden, daß
Metallplatten für den Anschluß benutzt werden, die nach dem Auflegen auf die kleinflächigen
Elektrodenkörper und einem eventuellen Verlöten mit -diesen neben ihrer Aufgabe
als Anschlußelektrode gleichzeitig die Funktion der elektrischen Leitungen zwischen
den kleinflächigeren Elektroden an dem Halbleiterelement übernehmen.
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Stellt sich bei der Prüfung der fertiglegierten Anordnung an den einzelnen
kleinflächigen Elektrodenmaterialkörpern heraus, daß der einzelne pn-Übergang, der
durch den zwischen ihm und dem Halbleiterkörper durchgeführten Legierung;sprozeß
gebildet worden ist, schadhaft ist, so kann der entsprechende kleinflächigere Elektrodenmaterialkörper
durch eine elektrische Isolierschicht nach außen abgedeckt werden.
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Für die Herstellung eines Halbleiterelementes nach Fig. 2 können beispielsweise
auf die Kreisscheibe 1 aus p-leitendem Silicium mittels einer Schablone die Elektrodenmaterialkörper
3 als Folien aufgebracht werden, die z. B. aus einer Legierung aus Gold-Antimon
bestehen. Nach dem Entfernen der Schablone bleiben die Folien in ihrer Lage. Dann
wird das Einlegieren auf bekannte Weise vorgenommen.